DE102018211102A1 - Valve assembly and fluid flow control element - Google Patents

Valve assembly and fluid flow control element Download PDF

Info

Publication number
DE102018211102A1
DE102018211102A1 DE102018211102.2A DE102018211102A DE102018211102A1 DE 102018211102 A1 DE102018211102 A1 DE 102018211102A1 DE 102018211102 A DE102018211102 A DE 102018211102A DE 102018211102 A1 DE102018211102 A1 DE 102018211102A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fluid flow
flow control
valve arrangement
piston
control element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102018211102.2A
Other languages
German (de)
Inventor
wird später genannt werden Erfinder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102018211102.2A priority Critical patent/DE102018211102A1/en
Priority to US17/257,123 priority patent/US11920683B2/en
Priority to PCT/EP2019/067340 priority patent/WO2020007728A1/en
Priority to EP19739921.5A priority patent/EP3797215A1/en
Priority to CN201980044945.4A priority patent/CN112543841A/en
Publication of DE102018211102A1 publication Critical patent/DE102018211102A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32Details
    • F16K1/34Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/36Valve members
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10Final actuators
    • F01D17/12Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/141Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
    • F01D17/145Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path by means of valves, e.g. for steam turbines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K25/00Details relating to contact between valve members and seats
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K27/00Construction of housing; Use of materials therefor
    • F16K27/02Construction of housing; Use of materials therefor of lift valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K27/00Construction of housing; Use of materials therefor
    • F16K27/04Construction of housing; Use of materials therefor of sliding valves
    • F16K27/041Construction of housing; Use of materials therefor of sliding valves cylindrical slide valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/22Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with sealing faces shaped as surfaces of solids of revolution
    • F16K3/24Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with sealing faces shaped as surfaces of solids of revolution with cylindrical valve members
    • F16K3/26Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with sealing faces shaped as surfaces of solids of revolution with cylindrical valve members with fluid passages in the valve member
    • F16K3/267Combination of a sliding valve and a lift valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/30Details
    • F16K3/314Forms or constructions of slides; Attachment of the slide to the spindle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/04Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K39/00Devices for relieving the pressure on the sealing faces
    • F16K39/04Devices for relieving the pressure on the sealing faces for sliding valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K41/00Spindle sealings
    • F16K41/02Spindle sealings with stuffing-box ; Sealing rings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/30Application in turbines
    • F05D2220/31Application in turbines in steam turbines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00Manufacture
    • F05D2230/80Repairing, retrofitting or upgrading methods
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K39/00Devices for relieving the pressure on the sealing faces
    • F16K39/02Devices for relieving the pressure on the sealing faces for lift valves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lift Valve (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilanordnung. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fluidstromkontrollelement. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Strömungsmaschinenanlage umfassend eine derartige Ventilanordnung und/oder Fluidstromkontrollelement. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Verwendung betreffend die Ventilanordnung und/oder das Fluidstromkontrollelement.

Figure DE102018211102A1_0000
The present invention relates to a valve arrangement. The present invention further relates to a fluid flow control element. Furthermore, the present invention relates to a turbomachine system comprising such a valve arrangement and / or fluid flow control element. Furthermore, the present invention relates to a method and a use relating to the valve arrangement and / or the fluid flow control element.
Figure DE102018211102A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilanordnung. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fluidstromkontrollelement umfassend eine erfindungsgemäße Ventilanordnung. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Strömungsmaschinenanlage umfassend eine Ventilanordnung und/oder ein Fluidstromkontrollelement. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bereitstellung oder Instandsetzung einer Strömungsmaschinenanlage umfassend eine Ventilanordnung und/oder Fluidstromkontrollelement. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Ventilanordnung oder eines Fluidstromkontrollelements.The present invention relates to a valve arrangement. Furthermore, the present invention relates to a fluid flow control element comprising a valve arrangement according to the invention. Furthermore, the present invention relates to a turbomachine system comprising a valve arrangement and / or a fluid flow control element. Furthermore, the present invention relates to a method for providing or repairing a turbomachine system comprising a valve arrangement and / or fluid flow control element. The present invention further relates to the use of a valve arrangement or a fluid flow control element.

Strömungsmaschinenanlagen sind ein wichtiger Bestandteil der heutigen Industrie und sind beispielsweise bei der Energieerzeugung von besonderer Bedeutung. Hierbei haben derartige Strömungsmaschinenanlagen vielfältige Weiterentwicklungen durchlaufen. Auch sehr etablierte Systeme wie Dampfturbinenanlagen sind hierbei beständig Thema von Weiterentwicklungen und neuen Anforderungen ausgesetzt. Beispielsweise resultieren neue Herausforderungen wie der Ausgleich der schwankenden Einspeisungen von erneuerbaren Energiequellen wie Windenergie und Solarenergie oder auch verschärfte Anforderungen hinsichtlich Arbeitssicherheit und verstärkter Kostendruck in einem beständigen Bedarf auch derartige Systeme immer weiter zu optimieren.Turbomachinery systems are an important part of today's industry and are of particular importance, for example, in the generation of energy. Here, turbomachine systems of this type have undergone various further developments. Even very established systems such as steam turbine systems are constantly subject to further developments and new requirements. For example, new challenges such as balancing the fluctuating feed-in from renewable energy sources such as wind energy and solar energy or even stricter requirements with regard to occupational safety and increased cost pressure result in a constant need to optimize such systems more and more.

Beispielsweise ist hierbei der Wunsch nach einem einfach regelbaren und wartungsfreundlicheren Regelungssystem des Fluidstroms der Strömungsmaschinenanlagen vorhanden. Gleichzeitig muss hierbei jedoch die Sicherheit insbesondere für die Mitarbeiter zumindest beibehalten werden. Vorzugsweise soll auch hierbei eine Verbesserung erzielt werden. Dies ist von besonderer Bedeutung für Systeme wie die Dampfturbinenanlagen, bei denen ein Fluidstrom unter hohem Druck eingesetzt wird. Gleichzeitig soll das System jedoch möglichst zuverlässig und wartungsarm sein, wobei auch ein hoher Fertigungsaufwand resultierend in hohen Ersatzteilkosten und erhöhtem Risiko von Produktionsmängeln möglichst minimiert werden soll.For example, there is a desire for an easily controllable and more maintenance-friendly control system for the fluid flow of the turbomachine systems. At the same time, however, security must at least be maintained, especially for employees. An improvement should preferably also be achieved here. This is of particular importance for systems such as steam turbine plants, in which a fluid flow under high pressure is used. At the same time, however, the system should be as reliable and low-maintenance as possible, and high manufacturing costs resulting in high spare parts costs and increased risk of production defects should also be minimized.

Diese Aufgaben werden durch die Vorrichtungen, das Verfahren und die Verwendung, wie hierin beschrieben und in an Ansprüchen ausgeführt, gelöst. Die abhängigen Ansprüche und weitere Beschreibung enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, welche weitere Vorteile bereitstellen, die auch zusätzliche Probleme lösen können.These objects are achieved by the devices, method, and use as described herein and as set out in claims. The dependent claims and further description contain advantageous refinements of the invention which provide further advantages which can also solve additional problems.

Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Ventilanordnung zur Regelung eines Fluidstroms umfassend ein stationäres Element und ein bewegliches Element, wobei das stationäre Element einen Hohlraum aufweist, in dem sich das bewegliche Element bewegt, wobei das bewegliche Element geeignet ist entlang einer ersten Achse translatorisch innerhalb des Hohlraums des stationären Elements bewegt zu werden, wobei das bewegliche Element Kolbenelement und eine stabförmiges Koppelelement umfasst, wobei das Kolbenelement eine Außenseite parallel zur ersten Achse aufweist, wobei die Ventilanordnung derart gestaltet ist, dass ein Durchfluss des Fluidstroms zwischen stationärem Element und Außenseite des Kolbenelements verhindert wird, wobei das Kolbenelement eine Kontaktkante aufweist, die geeignet ist einen Ventilsitz zu kontaktieren, wobei das Kolbenelement gegenüber der Kontaktkante eine Rückseite aufweist, wobei das Koppelelement an der Rückseite des Kolbenelements befestigt ist.According to one aspect, the present invention relates to a valve arrangement for regulating a fluid flow, comprising a stationary element and a movable element, the stationary element having a cavity in which the movable element moves, the movable element being suitable translationally along a first axis within of the cavity of the stationary element, wherein the movable element comprises a piston element and a rod-shaped coupling element, the piston element having an outside parallel to the first axis, the valve arrangement being designed such that a flow of the fluid flow between the stationary element and the outside of the piston element is prevented, the piston element having a contact edge which is suitable for contacting a valve seat, the piston element having a rear side opposite the contact edge, the coupling element being on the rear side of the piston element is increasing.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung Fluidstromkontrollelement umfassend eine erfindungsgemäße Ventilanordnung, eine Fluidstromleitung und einer Fluidstromeintrittsöffnung umfassend einen Ventilsitz innerhalb der Fluidstromleitung, wobei der Ventilsitz geeignet ist die Kontaktkante der Ventilanordnung zu kontaktieren.According to a further aspect, the present invention relates to a fluid flow control element comprising a valve arrangement according to the invention, a fluid flow line and a fluid flow inlet opening comprising a valve seat within the fluid flow line, the valve seat being suitable to contact the contact edge of the valve arrangement.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Strömungsmaschinenanlage umfassend mindestens eine erfindungsgemäße Ventilanordnung und/oder ein erfindungsgemäßes Fluidstromkontrollelement.According to a further aspect, the present invention relates to a turbomachine system comprising at least one valve arrangement according to the invention and / or a fluid flow control element according to the invention.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bereitstellung oder Instandsetzung einer Strömungsmaschinenanlage, vorzugsweise einer Dampfturbinenanlage, wobei das Verfahren den Einbau oder die Instandsetzung einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung oder eines erfindungsgemäßen Fluidstromkontrollelements umfasst.According to a further aspect, the present invention relates to a method for providing or repairing a turbomachine system, preferably a steam turbine system, the method comprising installing or repairing a valve arrangement according to the invention or a fluid flow control element according to the invention.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung oder eines erfindungsgemäßen Fluidstromkontrollelements zur Regelung des Fluidstroms einer Strömungsmaschinenanlage, vorzugsweise einer Dampfturbinenanlage. Der Begriff „Regelung“ im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet die Einstellung eines gewünschten Fluidstroms sowie insbesondere das Blockieren des Fluidstroms.According to a further aspect, the present invention relates to the use of a valve arrangement according to the invention or a fluid flow control element according to the invention for regulating the fluid flow of a turbomachine system, preferably a steam turbine system. The term “regulation” in the sense of the present invention denotes the setting of a desired fluid flow and in particular the blocking of the fluid flow.

Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird auf die nachfolgende ausführliche Beschreibung und der in Verbindung hiermit beschriebenen Abbildungen verwiesen. Die Abbildungen sind hierbei jedoch nur als Verdeutlichung der Erfindung zu verstehen und stellen nur besonders bevorzugte Ausführungsformen und keine Einschränkung der Erfindung dar.For a more complete understanding of the present invention, reference is made to the following detailed description and the figures described in connection with it. However, the figures are only to be understood as an illustration of the invention and only represent particularly preferred embodiments and not a limitation of the invention.

zeigt einen schematischen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Fluidstromkontrollelements als Seitenansicht. shows a schematic cross section of a fluid flow control element according to the invention as a side view.

zeigt einen schematischen Querschnitt des in dargestellten erfindungsgemäßen Fluidstromkontrollelements als 3D-Ansicht. shows a schematic cross section of the in shown fluid flow control element according to the invention as a 3D view.

zeigt schematischen Querschnitt eines ähnlichen Fluidstromkontrollelements mit gebräuchlicher Ventilanordnung als Seitenansicht. shows a schematic cross section of a similar fluid flow control element with a common valve arrangement as a side view.

Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die vorgenannten Ventilanordnung.In one aspect, the present invention relates to the aforementioned valve arrangement.

Diese erlauben die Kontrolle eines Fluidstroms insbesondere einer Strömungsmaschinenanlage wie einer Dampfturbinenanlage unter Einsatz nur sehr geringer Stellkräfte. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass mittels der erfindungsgemäßen Ventilanordnung die erforderliche Stellkraft auch bei Regelung hoher Drücke des Fluidstroms wie beispielsweise mehr als 100 bar, beispielsweise 150 bar, um mehr als 90 % gegenüber bekannten Systemen, wie unter Einsatz eines bekannten Ventilanordnung wie in dargestellt, verringert werden kann. Dies wird hierauf zurückgeführt, dass im Gegensatz zu bestehenden Ventilanordnungen der Druck des Fluidstroms nicht auf die Rückseite des Kolbenelements einwirken kann. Die Ventilanordnung ist vorzugsweise derart gestaltet, dass das Kolbenelement sich auch bei Geschlossenstellung des Ventils zumindest teilweise innerhalb des Hohlraums des stationären Elements befindet. Unter „Geschlossenstellung“ wird im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden, dass die Kontaktkante in Kontakt ist mit dem Ventilsitz. Zwar sind auch Ausführungsformen mit beispielsweise zusätzlich abgetrennten Kammern denkbar, jedoch erhöht dies typischerweise lediglich die apparativen Anforderungen ohne merklichen Mehrgewinn. Die Ausgestaltung unter Verhinderung eines Durchflusses zwischen Außenseite des Kolbenelements und stationären Element verhindert hierbei, dass der Fluidstrom in ansonsten unkontrollierter Weise zur Rückseite des Kolbenelements strömt und somit insbesondere das Öffnen des Ventils nur unter Einsatz sehr großer Stellkräfte möglich macht. Überraschenderweise kann hierbei selbst ein scheinbar filigraner Aufbau wie die nachfolgend angeführte Ausführungsform, bei der das Kolbenelement in einer zur Kontaktkantenseite offenen Topfform ausgeführt wird, nicht nur eine zuverlässige Regelung, sondern auch eine außergewöhnliche Dauerstabilität bereitstellt.These allow the control of a fluid flow, in particular of a turbomachine system such as a steam turbine system, using only very small actuating forces. Surprisingly, it has been shown that by means of the valve arrangement according to the invention, the required actuating force, even when controlling high pressures of the fluid flow, for example more than 100 bar, for example 150 bar, by more than 90% compared to known systems, such as using a known valve arrangement as in shown, can be reduced. This is attributed to the fact that, in contrast to existing valve arrangements, the pressure of the fluid flow cannot act on the rear of the piston element. The valve arrangement is preferably designed such that the piston element is at least partially inside the cavity of the stationary element even when the valve is closed. For the purposes of the present invention, “closed position” means that the contact edge is in contact with the valve seat. Embodiments with, for example, additionally separated chambers are also conceivable, but this typically only increases the apparatus requirements without any noticeable additional gain. The design while preventing a flow between the outside of the piston element and the stationary element prevents the fluid flow from flowing to the rear of the piston element in an otherwise uncontrolled manner and thus, in particular, only making it possible to open the valve using very large actuating forces. Surprisingly, even an apparently filigree structure such as the embodiment mentioned below, in which the piston element is designed in a pot shape that is open to the contact edge side, can provide not only reliable control, but also exceptional long-term stability.

Dies erlaubt den Einsatz von Antriebselementen mit drastisch verringerten Anforderungen auch in hochbelasteten Bereichen beispielsweise bei Strömungsmaschinenanlagen wie Dampfturbinenanlagen. Insbesondere können hierbei einfache elektromechanische Antriebselemente genutzt werden, die eine exakte Regelung, einen einfachen Austausch, deutlich verminderte Betriebskosten, Wartungskosten und Anschaffungskosten, sowie eine erhöhte Betriebssicherheit bieten. Selbst der Einsatz von beispielsweise hydraulischen oder pneumatischen Antriebselementen, welche für diese deutlich niedrigeren Stellkräfte ausgelegt sind, hat noch immer deutliche Vorteile gegenüber der Verwendung von beispielsweise derzeit verwendeten Hochdruckhydrauliken.This allows the use of drive elements with drastically reduced requirements even in highly stressed areas, for example in turbomachinery systems such as steam turbine systems. In particular, simple electromechanical drive elements can be used which offer precise control, simple replacement, significantly reduced operating costs, maintenance costs and acquisition costs, and increased operational reliability. Even the use of, for example, hydraulic or pneumatic drive elements, which are designed for these significantly lower actuating forces, still has clear advantages over the use of, for example, currently used high-pressure hydraulics.

Gleichzeitig zeigte sich überraschenderweise, dass die erfindungsgemäße Ventilanordnung ein deutlich erhöhte Zuverlässigkeit bei gleichzeitig vermindertem Fertigungsaufwand verglichen mit Lösungen wie Doppelsitzventilen, die beispielsweise Probleme hinsichtlich der Bereitstellung der erforderlichen Dichtigkeit aufweisen und gleichzeitig einen sehr hohen Fertigungsaufwand mit sich bringen. Dies gilt insbesondere für hochbelastete Einsatzzwecke wie in den Zuleitungsbereichen des Fluidstroms zur Turbineneinheit bei Strömungsmaschinenanlagen. Als Beispiel sind hierbei insbesondere die Dampfturbinenanlagen zu nennen, bei denen ein hoher Druck sicher geregelt werden muss.At the same time, it was surprisingly found that the valve arrangement according to the invention has a significantly increased reliability with a reduced manufacturing effort compared to solutions such as double-seat valves which, for example, have problems with the provision of the required tightness and at the same time involve a very high manufacturing effort. This applies in particular to highly stressed applications such as in the supply areas of the fluid flow to the turbine unit in turbomachinery systems. Steam turbine systems, in which a high pressure must be safely regulated, should be mentioned here as an example.

Nachfolgend werden exemplarisch einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, die weitere spezielle Vorteile bieten. Die Gegenstände dieser Ausführungsformen können auch beliebig miteinander kombiniert werden, um besonders vorteilhafte Ausführungsformen für spezielle Anwendungsfälle bereitzustellen.Some embodiments of the present invention are described below by way of example, which offer further special advantages. The subjects of these embodiments can also be combined with one another as desired in order to provide particularly advantageous embodiments for special applications.

Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Rückseite mindestens einen Durchgang aufweist, wobei der mindestens eine Durchgang den Bereich hinter der Rückseite und den gegenüberliegenden Bereich innerhalb der Kontaktkante verbindet. Dies erlaubt einen besonders einfachen Druckausgleich auf beiden Seiten. Da beispielsweise kein Druckausgleich mit dem Raum außerhalb der Fluidstromleitung erforderlich ist, handelt es sich somit um ein abgeschlossenes System, was die Betriebssicherheit weiter erhöht.In further embodiments, it is preferred that the rear side has at least one passage, the at least one passage connecting the area behind the rear side and the opposite area within the contact edge. This allows a particularly simple pressure equalization on both sides. For example, since no pressure equalization with the space outside the fluid flow line is required, it is a closed system, which further increases operational safety.

Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass das Kolbenelement eine auf der Kontaktkantenseite offene Topfform mit einer Seitenwand aufweist, wobei das Kolbenelement gegenüber der Kontaktkante eine Rückwand aufweist, wobei die Rückwand mindestens einen Durchgang aufweist. Hierdurch wird es möglich das Gewicht des Kolbenelements deutlich zu reduzieren, wobei überraschenderweise die Ventilanordnung noch immer zuverlässig genug für den Einsatz auch in hochbelasteten Fällen wie in den Dampfleitungen einer Dampfturbinenanlage beispielsweise zwischen Dampferzeuger und Dampfturbine ist. Überraschenderweise zeigten sich entsprechende Ventilanordnungen insbesondere hinsichtlich ihres Verschleißes über längere Nutzung als typischerweise überlegen.In further embodiments, it is preferred that the piston element has a pot shape open on the contact edge side with a side wall, the piston element having a rear wall opposite the contact edge, the rear wall having at least one passage. This makes it possible to significantly reduce the weight of the piston element, and surprisingly the valve arrangement is still reliable enough for use even in highly stressed conditions Cases as in the steam lines of a steam turbine system, for example, between the steam generator and the steam turbine. Surprisingly, corresponding valve arrangements, in particular with regard to their wear over longer periods of use, were found to be typically superior.

Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass der Kolbendurchmesser mindestens 75 % des Ventilsitzdurchmessers, mehr bevorzugt mindestens 85 % des Ventilsitzdurchmessers, noch mehr bevorzugt mindestens 90 % des Ventilsitzdurchmessers beträgt. Hiermit können insbesondere kompakte Fluidstromkontrollelemente realisiert werden.In further embodiments, it is preferred that the piston diameter is at least 75% of the valve seat diameter, more preferably at least 85% of the valve seat diameter, even more preferably at least 90% of the valve seat diameter. In particular, compact fluid flow control elements can be realized with this.

Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass der Kolbendurchmesser höchstens 99,5 %, mehr bevorzugt höchsten 99 %, des Ventilsitzdurchmessers beträgt. Überraschenderweise erwies es sich typischerweise als vorteilhaft den Bereich der Kontaktkante zu verbreitern, wobei ein verbesserter Kontakt zwischen Kontaktkante und Ventilsitz erreicht wurde.In further embodiments, it is preferred that the piston diameter is at most 99.5%, more preferably at most 99%, of the valve seat diameter. Surprisingly, it typically turned out to be advantageous to widen the area of the contact edge, an improved contact between the contact edge and the valve seat being achieved.

Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass sich die Kontaktkante auf einer Verdickung des Kolbenelements, vorzugsweise einer Wulst, befindet. Insbesondere ist es bevorzugt, dass sich die Verdickung zumindest teilweise weg von der ersten Achse erstreckt. Durch die Bereitstellung einer derartigen Verdickung kann beispielsweise eine Angriffsfläche für den Fluidstrom bereitgestellt werden, die in der Geschlossenstellung des Ventils einen zusätzlichen Druck ausübt und das Ventil geschlossen hält. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, sollte das Koppelelement brechen oder eine Sicherung der Position des beweglichen Elements während des Austauchs der Antriebs versagen.In further embodiments, it is preferred that the contact edge is located on a thickening of the piston element, preferably a bead. In particular, it is preferred that the thickening extends at least partially away from the first axis. By providing such a thickening, it is possible, for example, to provide an attack surface for the fluid flow, which exerts an additional pressure in the closed position of the valve and which keeps the valve closed. This is advantageous, for example, if the coupling element breaks or if the position of the movable element fails during the replacement of the drive.

Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Außenseite des Kolbenelements mindestens eine Dichtung, mehr bevorzugt mindestens zwei Dichtungen, aufweist, wobei die Dichtung vorzugsweise ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Labyrinthdichtungen wie Durchblicklabyrinthdichtungen, Kolbenringen und Bürstendichtungen, mehr bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Labyrinthdichtungen wie Durchblicklabyrinthdichtungen und Kolbenringen. Insbesondere ist es typischerweise bevorzugt, wenn die Außenseite der Seitenwand und/oder die der Außenseite der Seitenwand gegenüberliegende Innenseite des Hohlraums, vorzugsweise die Außenseite der Seitenwand, mindestens eine Labyrinthdichtung und mindestens einen Kolbenring aufweist. Labyrinthdichtungen können hierbei in verschiedenen Formen ausgeführt werden. Beispielsweise können sie entweder aus der betreffenden Oberfläche herausragen oder in der Form von Einfräsungen in der betreffenden Oberfläche vorliegen. Für Anwendungsfälle von hohen Drücken des Fluidstromes wie beispielsweise bei Dampfturbinenströmungsanlagen hat es sich typischerweise als vorteilhaft erwiesen die Labyrinthdichtung in der Form von Einfräsungen der Oberfläche auszuführen.In further embodiments, it is preferred that the outside of the piston element has at least one seal, more preferably at least two seals, the seal preferably being selected from the group consisting of labyrinth seals such as see-through labyrinth seals, piston rings and brush seals, more preferably from the group consisting of Labyrinth seals such as see-through labyrinth seals and piston rings. In particular, it is typically preferred if the outside of the side wall and / or the inside of the cavity opposite the outside of the side wall, preferably the outside of the side wall, has at least one labyrinth seal and at least one piston ring. Labyrinth seals can be designed in different forms. For example, they can either protrude from the surface in question or be present in the form of cutouts in the surface in question. For applications of high pressures of the fluid flow, such as for example in steam turbine flow systems, it has typically proven to be advantageous to design the labyrinth seal in the form of milled surfaces.

Entsprechende Einfräsungen für Labyrinthdichtungen werden typischerweise besonders einfach, im Wesentlichen senkrecht zur entsprechenden Oberfläche, hergestellt. Jedoch kann eine derartige Einfräsung natürlich auch angewinkelt werden. Vorzugsweise weisen entsprechende Einfräsungen einen Winkel von 45° bis 135°, mehr bevorzugt einen Winkel von 55° bis 125°, noch mehr bevorzugt einen Winkel von 80° bis 100°, auf, bezogen auf die entsprechende Oberfläche, in der die Einfräsungen eingebracht werden.Corresponding millings for labyrinth seals are typically produced in a particularly simple manner, essentially perpendicular to the corresponding surface. However, such a milling can of course also be angled. Corresponding millings preferably have an angle of 45 ° to 135 °, more preferably an angle of 55 ° to 125 °, even more preferably an angle of 80 ° to 100 °, based on the corresponding surface in which the millings are made ,

Insbesondere ist es typischerweise bevorzugt, wenn die Außenseite der Seitenwand und/oder die der Außenseite der Seitenwand gegenüberliegende Innenseite des Hohlraums, vorzugsweise die Außenseite der Seitenwand, mindestens eine Labyrinthdichtung und mindestens einen Kolbenring aufweist. Bereits eine derartige Labyrinthdichtung ist typischerweise ausreichend, um die Leckage unter einem akzeptablen Grenzwert auch beispielsweise bei hochbelasteten Anwendungen wie in Dampfzuleitungen zur Turbine bei Dampfturbinenanlagen zu halten. Die Kombination mit beispielsweise einem Kolbenring zur weiteren Verringerung und Absicherung erlaubt nicht nur die Leckage weiter zu reduzieren, sondern auch die Zuverlässigkeit weiter zu erhöhen.In particular, it is typically preferred if the outside of the side wall and / or the inside of the cavity opposite the outside of the side wall, preferably the outside of the side wall, has at least one labyrinth seal and at least one piston ring. Such a labyrinth seal is typically sufficient to keep the leakage below an acceptable limit value, for example in highly stressed applications such as in steam feed lines to the turbine in steam turbine systems. The combination with, for example, a piston ring for further reduction and protection not only makes it possible to further reduce the leakage, but also to further increase the reliability.

Typischerweise ist es bevorzugt, dass das Kolbenelement eine runde Form aufweist. Insbesondere ist es typischerweise bevorzugt, dass der Querschnitt des Kolbenelements senkrecht zur ersten Achse oval oder kreisförmig, mehr bevorzugt kreisförmig, ist. Zwar sind auch andere Formen wie rechteckig, quadratisch oder dreieckig, insbesondere mit abgerundeten Kanten, denkbar, jedoch haben sich derartige Runde Formen für den vorliegenden Fall als besonders vorteilhaft erwiesen, da diese hervorragend abzudichten und einfach herzustellen sind.It is typically preferred that the piston element has a round shape. In particular, it is typically preferred that the cross section of the piston element perpendicular to the first axis is oval or circular, more preferably circular. Although other shapes such as rectangular, square or triangular, in particular with rounded edges, are also conceivable, such round shapes have proven to be particularly advantageous for the present case, since they are excellent to seal and easy to manufacture.

Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass zwischen Koppelelement und stationärem Element eine Stopfbuchspackung angeordnet ist. Die Stopfbuchspackung stellt eine besonders zuverlässige Abdichtung gegen beispielsweise Dampfaustritt aus dem Ventilanordnung oder Atmosphäreneintritt in der Ventilanordnung bereit. Hierbei werden vorzugsweise verschiedene Ringe und/oder Buchsen kombiniert, um eine hochbelastbare und dennoch zuverlässige Abdichtung zu erzielen. Insbesondere bevorzugt bestehen die Ringe und/oder Buchsen zumindest teilweise, mehr bevorzugt zu mindestens 50% bezogen auf deren Anzahl, mehr bevorzugt vollständig, aus Graphit und/oder Edelstahl. In further embodiments, it is preferred that a stuffing box packing is arranged between the coupling element and the stationary element. The gland packing provides a particularly reliable seal against, for example, steam escaping from the valve arrangement or atmospheric entry in the valve arrangement. Here, different rings and / or bushings are preferably combined in order to achieve a highly resilient and yet reliable seal. The rings and / or bushings particularly preferably consist of graphite and / or stainless steel at least partially, more preferably at least 50% based on their number, more preferably completely.

Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass das Koppelelement zumindest teilweise, mehr bevorzugt im Bereich der Stopfbuchspackung, mit einer Hartstoffbeschichtung beschichtet ist. Eine derartige Beschichtung kann beispielsweise mit Detonationsbeschichtung, Laserauftragsschweißen, Nitrieren, Plasmaspritzen, Niedertemperaturplasmabeschichtung, Flammspritzen oder Kombinationen hiervon, mehr bevorzugt Detonationsbeschichtung, Laserauftragsschweißen, Nitrieren, Plasmaspritzen oder Kombinationen hiervon, noch mehr bevorzugt Detonationsbeschichtung, Laserauftragsschweißen oder Kombinationen hiervon, versehen werden. Ein besonders bevorzugtes Beschichtungsverfahren ist die Detonationsbeschichtung. Hiermit können besonders belastbare Beschichtungen erzielt werden.In further embodiments, it is preferred that the coupling element is at least partially, more preferably in the area of the stuffing box packing, coated with a hard material coating. Such a coating can be provided, for example, with detonation coating, laser cladding, nitriding, plasma spraying, low-temperature plasma coating, flame spraying or combinations thereof, more preferably detonation coating, laser cladding, nitriding, plasma spraying or combinations thereof, even more preferably detonation coating, laser cladding or combinations thereof. A particularly preferred coating method is detonation coating. Particularly robust coatings can be achieved in this way.

Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass das stationäre Element im Bereich der Stopfbuchspackung einen Einspritzkanal aufweist. Ein derartiger Einspritzkanal kann beispielsweise genutzt werden, um eine abdichtende Masse wie Graphitpaste einzuspritzen und eine Notreparatur durchzuführen. Dies ist eine sehr vorteilhafte zusätzliche Absicherung, um die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Ventilanordnung weiter zu erhöhen.In further embodiments, it is preferred that the stationary element has an injection channel in the area of the stuffing box packing. Such an injection channel can be used, for example, to inject a sealing compound such as graphite paste and to carry out an emergency repair. This is a very advantageous additional safeguard to further increase the reliability and safety of the valve arrangement.

Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass das Koppelelement ein Befestigungselement aufweist, wobei das Befestigungselement geeignet ist lösbar oder unlösbar, vorzugsweise lösbar, an einem elektromechanischen Antrieb befestigt zu werden. Beispiele des Befestigungselements können ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Einbuchtungen, Ausbuchtungen, Gewinden zur Befestigung von Schraubverbindungen und Hohlräumen zur Befestigung mittels Zylinderstiften. Beispielsweise kann das Ende des Koppelelements als Hammerkopf ausgeführt sein, wobei der elektromechanische Antrieb zur Übertragung der translatorischen Bewegung über ein passendes Gegenstück lösbar mit dem Hammerkopfende des Koppelelement verbunden wird.In further embodiments, it is preferred that the coupling element has a fastening element, the fastening element being suitable for being releasably or non-releasably, preferably releasably, for being fastened to an electromechanical drive. Examples of the fastening element can be selected from the group consisting of indentations, bulges, threads for fastening screw connections and cavities for fastening by means of cylinder pins. For example, the end of the coupling element can be designed as a hammer head, the electromechanical drive for transmitting the translatory movement being releasably connected to the hammer head end of the coupling element via a suitable counterpart.

Typscherweise ist es bei vielen Ausführungsformen bevorzugt, dass die Verbindung zwischen Antrieb und beweglichem Element kraftschlüssig oder formschlüssig, mehr bevorzugt formschlüssig, erfolgt. Zwar erzielt auch eine kraftförmige Verbindung sehr gute Ergebnisse. Insbesondere hat sich jedoch die formschlüssige Verbindung für typische Anwendungsfälle als vorteilhafte Verbindungsart erwiesen, um eine hohe Zuverlässigkeit bereitzustellen, wobei die Verbindung jedoch auch schnell wieder gelöst werden kann, um beispielsweise den Antrieb auszutauschen.Typically, it is preferred in many embodiments that the connection between the drive and the movable element is non-positive or positive, more preferably positive. A powerful connection also achieves very good results. In particular, however, the positive connection for typical applications has proven to be an advantageous type of connection in order to provide a high level of reliability, but the connection can also be released again quickly, for example to replace the drive.

Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Rückseite bzw. die Rückwand mindestens 2 Durchgänge, mehr bevorzugt mindestens 3 Durchgänge, noch mehr bevorzugt mindestens 4 Durchgänge, aufweist. Typischerweise ist es bevorzugt, dass die Durchgänge symmetrisch auf der Rückseite bzw. der Rückwand angeordnet sind. Die Verwendung mehrerer Durchgänge erwies sich insbesondere als vorteilhaft, da hiermit offenbar ein gleichmäßigerer Fluss des Fluids durch das Kolbenelement bzw.die Rückwand erzielt wird und die Bewegung des beweglichen Elements noch gleichmäßiger erfolgen kann, auch wenn die Bewegung sehr schnell erfolgen soll. Dies ist beispielsweise besonders vorteilhaft für Anwendungen wie die Verwendung als Hauptventil oder auch als Ventil in der Fluidstromleitung einer Dampfturbinenanlage zwischen Dampferzeuger und Dampfturbine.In further embodiments, it is preferred that the rear or the rear wall has at least 2 passages, more preferably at least 3 passages, even more preferably at least 4 passages. It is typically preferred that the passages are arranged symmetrically on the rear side or the rear wall. The use of several passages has proven to be particularly advantageous, since this apparently results in a more uniform flow of the fluid through the piston element or the rear wall and the movement of the movable element can take place evenly even if the movement is to take place very quickly. This is particularly advantageous, for example, for applications such as use as a main valve or as a valve in the fluid flow line of a steam turbine system between the steam generator and the steam turbine.

Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Kontaktkante abgerundet ist und geeignet ist einen Linienkontakt mit dem Ventilsitz bereitzustellen. Hierbei wird typischerweise eine besonders zuverlässige Abdichtung erzielt, wenn der Fluidstorm vollständig gestoppt werden soll.In further embodiments, it is preferred that the contact edge is rounded and is suitable for providing line contact with the valve seat. A particularly reliable seal is typically achieved here if the fluid storm is to be stopped completely.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Fluidstromkontrollelement umfassend eine erfindungsgemäße Ventilanordnung, eine Fluidstromleitung und einer Fluidstromeintrittsöffnung umfassend einen Ventilsitz innerhalb der Fluidstromleitung, wobei der Ventilsitz geeignet ist die Kontaktkante der Ventilanordnung zu kontaktieren. Vorzugsweise findet ein derartiges Fluidstromkontrollelement Einsatz in einer Strömungsmaschinenanlage. Insbesondere ist es hierbei bevorzugt, dass der hierbei kontrollierte Fluidstrom von der Strömungsmaschine zur Energieerzeugung genutzt wird. Überraschenderweise sind die erfindungsgemäßen Fluidstromkontrollelemente auch für die äußerst hohen Anforderungen der Steuerung des in einer Strömungsmaschinenanlage als Energieträger genutzten Fluidstroms geeignet. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Fluidstromkontrollelement besonders vorteilhaft in die Fluidstromleitung vor der Turbine der Strömungsmaschine eingebaut werden.According to a further aspect, the present invention relates to a fluid flow control element comprising a valve arrangement according to the invention, a fluid flow line and a fluid flow inlet opening comprising a valve seat within the fluid flow line, the valve seat being suitable to contact the contact edge of the valve arrangement. Such a fluid flow control element is preferably used in a turbomachine system. In particular, it is preferred that the fluid flow controlled here is used by the turbomachine for energy generation. Surprisingly, the fluid flow control elements according to the invention are also suitable for the extremely high requirements of controlling the fluid flow used as an energy carrier in a turbomachine system. For example, the fluid flow control element according to the invention can be installed particularly advantageously in the fluid flow line upstream of the turbine of the turbomachine.

Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Fluidstromleitung im Bereich der Ventilanordnung einen Kolbenraum aufweist, wobei der Kolbenraum eine Einbuchtung aufweist, wobei sich die Einbuchtung in Richtung des beweglichen Elements erstreckt. Hierbei wurde beobachtet, dass eine derartige ungleichmäßige Ausformung des Kolbenraums überraschenderweise eine noch besser kontrollierte Bewegung des beweglichen Elements ermöglicht.In further embodiments, it is preferred that the fluid flow line has a piston chamber in the region of the valve arrangement, the piston chamber having an indentation, the indentation extending in the direction of the movable element. It was observed here that such an irregular shape of the piston chamber surprisingly enables an even better controlled movement of the movable element.

Typischerweise ist es bevorzugt, dass die Einbuchtung den Abstand zwischen Kolbenraum und Außenseite des Kolbenelements auf weniger als 75 %, mehr bevorzugt weniger als 65 %, noch mehr bevorzugt auf weniger als 55 %, des durchschnittlichen Abstands zwischen Kolbenraum und Außenseite des beweglichen Elements verengt, bezogen auf den Querschnitt senkrecht zur ersten Achse durch die Mitte des Teils des beweglichen Elements, dass in der Geschlossenstellung aus dem Hohlraum des stationären Elements ragt. Dies resultiert überraschenderweise in einer Stabilisierung des beweglichen Elements, wodurch dessen Abnutzung merklich verringert wird.It is typically preferred for the indentation to reduce the distance between the piston space and the outside of the piston element to less than 75%, more preferably less than 65%, even more preferably reduced to less than 55% of the average distance between the piston space and the outside of the movable element, based on the cross section perpendicular to the first axis through the middle of the part of the movable element that protrudes from the cavity of the stationary element in the closed position. Surprisingly, this results in a stabilization of the movable element, whereby its wear is markedly reduced.

Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass sich die Einbuchtung über mindestens 3 %, mehr bevorzugt mindestens 5 %, noch mehr bevorzugt mindestens 7 %, des Kolbenraums erstreckt, bezogen auf den Querschnitt senkrecht zur ersten Achse durch die Mitte des Teils des beweglichen Elements, dass in der Geschlossenstellung aus dem Hohlraum des stationären Elements ragt. Insbesondere für Anwendungsfälle bei Fluidströmen mit hohem Druck wie beispielsweise Dampfströmen in Dampfturbinenanlagen hat es sich als vorteilhaft erwiesen die Einbuchtung nicht zu klein zu gestalten. Insbesondere wird hierbei eine hohe Zuverlässigkeit erzielt.In further embodiments, it is preferred that the indentation extends over at least 3%, more preferably at least 5%, even more preferably at least 7%, of the piston space, based on the cross section perpendicular to the first axis through the center of the part of the movable element, that protrudes from the cavity of the stationary element in the closed position. It has proven to be advantageous not to make the indentation too small, in particular for applications in the case of fluid flows at high pressure, such as steam flows in steam turbine systems. In particular, high reliability is achieved here.

Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass sich die Einbuchtung über höchstens 20 %, mehr bevorzugt mindestens 17 %, noch mehr bevorzugt mindestens 15 %, des Kolbenraums erstreckt, bezogen auf den Querschnitt senkrecht zur ersten Achse durch die Mitte des Teils des beweglichen Elements, dass in der Geschlossenstellung aus dem Hohlraum des stationären Elements ragt. Auch zeigte sich, dass eine zu große Dimensionierung der Einbuchtung typischerweise keine Verbesserung bewirkt. In Einzelfällen kann der mittels der Einbuchtung erzielte positive Effekt hierdurch sogar wieder verringert werden.In further embodiments, it is preferred that the indentation extends over at most 20%, more preferably at least 17%, even more preferably at least 15%, of the piston space, based on the cross section perpendicular to the first axis through the center of the part of the movable element, that protrudes from the cavity of the stationary element in the closed position. It was also found that an excessively large dimensioning of the indentation typically does not bring about any improvement. In individual cases, the positive effect achieved by the indentation can even be reduced as a result.

Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass das Fluidstromkontrollelement einen elektromechanischen Antrieb umfasst, der mit dem Koppelelement des beweglichen Elements lösbar oder unlösbar, vorzugsweise lösbar, verbunden ist und wobei der elektromechanische Antrieb geeignet ist das bewegliche Element entlang der ersten Achse zu bewegen. Insbesondere die lösbare Verbindung mit einem leicht auswechselbaren elektromechanischen Antrieb erlaubt überraschenderweise einen schnellen und sicheren Austausch des Antriebs auch im laufenden Betrieb.In further embodiments, it is preferred that the fluid flow control element comprises an electromechanical drive which is releasably or non-releasably, preferably releasably, connected to the coupling element of the movable element and wherein the electromechanical drive is suitable for moving the movable element along the first axis. In particular, the detachable connection with an easily exchangeable electromechanical drive surprisingly allows the drive to be replaced quickly and safely even during operation.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Strömungsmaschinenanlage umfassend mindestens eine erfindungsgemäße Ventilanordnung und/oder ein erfindungsgemäßes Fluidstromkontrollelement.According to a further aspect, the present invention relates to a turbomachine system comprising at least one valve arrangement according to the invention and / or a fluid flow control element according to the invention.

Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Strömungsmaschinenanlage eine Dampfturbinenanlage ist. Beispielsweise resultiert der typischerweise hierbei verwendeter hoher Dampfdruck in besonders hohen erforderlichen Stellkräften zur Regelung eines gebräuchlichen Ventils, wodurch derartige Strömungsmaschinenanlagen besonders von den erfindungsgemäßen Ventilanordnungen und Fluidstromkontrollelementen profitieren.In further embodiments, it is preferred that the turbomachine system is a steam turbine system. For example, the high vapor pressure typically used here results in particularly high actuating forces required for regulating a conventional valve, as a result of which such turbomachine systems particularly benefit from the valve arrangements and fluid flow control elements according to the invention.

Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Ventilanordnung und/oder das Fluidstromkontrollelement in der Dampfleitung zwischen Dampferzeuger und Dampfturbine angeordnet sind. Da hier typischerweise die höchsten Dampfdrücke vorhanden sind, erweisen sich die erfindungsgemäßen Vorteile als besonders groß.In further embodiments, it is preferred that the valve arrangement and / or the fluid flow control element are arranged in the steam line between the steam generator and the steam turbine. Since the highest vapor pressures are typically present here, the advantages according to the invention prove to be particularly great.

Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Ventilanordnung und/oder das Fluidstromkontrollelement Bestandteil der Hauptabsperrung ist. Insbesondere ist es typischerweise bevorzugt, dass die Ventilanordnung und/oder das Fluidstromkontrollelement hierbei als Schnellschlussventil fungieren. Da hierbei geringere Kräfte aufgewendet werden müssen und gleichzeitig eine hohe Zuverlässigkeit erzielt wird, hat sich der Einsatz an dieser Stelle als besonders vorteilhaft erwiesen.In further embodiments, it is preferred that the valve arrangement and / or the fluid flow control element is part of the main shutoff. In particular, it is typically preferred that the valve arrangement and / or the fluid flow control element function as a quick-closing valve. Since lower forces have to be applied and high reliability is achieved at the same time, use at this point has proven to be particularly advantageous.

Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Ventilanordnung und/oder das Fluidstromkontrollelement Bestandteil eines Entnahmeregelventils ist. Beispielsweise kann hierbei ein Teil des Fluidstroms entnommen werden, um beispielsweise zur Aufheizung eines Vorwärmers vor dem Dampferzeuger eingesetzt zu werden. Auch kann hierbei beispielsweise ein Teil des Fluidstroms entnommen und als Prozessdampf eingesetzt werden.In further embodiments, it is preferred that the valve arrangement and / or the fluid flow control element is part of a removal control valve. For example, part of the fluid flow can be removed here, for example, to be used for heating a preheater in front of the steam generator. Part of the fluid flow can also be removed and used as process steam, for example.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bereitstellung oder Instandsetzung einer Strömungsmaschinenanlage, vorzugsweise einer Dampfturbinenanlage, wobei das Verfahren den Einbau oder die Instandsetzung einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung oder eines erfindungsgemäßen Fluidstromkontrollelements umfasst.According to a further aspect, the present invention relates to a method for providing or repairing a turbomachine system, preferably a steam turbine system, the method comprising installing or repairing a valve arrangement according to the invention or a fluid flow control element according to the invention.

Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass das Verfahren den zumindest teilweisen Austausch eines vorhandenen Fluidstromkontrollelements umfassend einen Hochdruckhydraulikantrieb zur Bereitstellung eines erfindungsgemäßen Fluidstromkontrollelements umfassend einen Niederdruckhydraulikantrieb oder einen elektromechanischen Antrieb umfasst. Vorzugsweise bezieht sich der Begriff „Hochdruckhydraulikantrieb“ auf einen Antrieb mit mindestens 60 bar, mehr bevorzugt mindestens 80 bar, Druck. Ferner bezieht sich der Begriff „Niederdruckantrieb“ im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise auch einen Antrieb mit einem Druck von höchstens 30 bar, mehr bevorzugt höchstens 20 bar, noch mehr bevorzugt höchstens 10 bar. Bei derartigen Upgradeverfahren werden für typische Anwendungen besonders große Verbesserungen erzielt.In further embodiments, it is preferred that the method comprises the at least partial replacement of an existing fluid flow control element comprising a high-pressure hydraulic drive for providing a fluid flow control element according to the invention comprising a low-pressure hydraulic drive or an electromechanical drive. The term “high-pressure hydraulic drive” preferably refers to a drive with at least 60 bar, more preferably at least 80 bar, pressure. The term "low pressure drive" also refers to the present invention preferably also a drive with a pressure of at most 30 bar, more preferably at most 20 bar, even more preferably at most 10 bar. With such upgrade methods, particularly large improvements are achieved for typical applications.

Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass das Verfahren den zumindest teilweisen Austausch eines vorhandenen Fluidstromkontrollelements umfassend einen nicht elektromechanischen Antrieb gegen ein erfindungsgemäßes Fluidstromkontrollelement umfassend einen elektromechanischen Antrieb umfasst. Wie bereits beschrieben wurde, bietet der gemäß der vorliegenden Erfindung mögliche Wechsel des Antriebssystems in Verbindung mit der hohen Zuverlässigkeit des Fluidstromkontrollelements eine besonders vorteilhafte Kombination für typische Strömungsmaschinenanlagen wie insbesondere Dampfturbinenanlagen.In further embodiments, it is preferred that the method comprises the at least partial replacement of an existing fluid flow control element comprising a non-electromechanical drive with a fluid flow control element according to the invention comprising an electromechanical drive. As has already been described, the change of the drive system possible in accordance with the present invention in connection with the high reliability of the fluid flow control element offers a particularly advantageous combination for typical turbomachine systems such as steam turbine systems in particular.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung oder eines erfindungsgemäßen Fluidstromkontrollelements zur Regelung des Fluidstroms einer Strömungsmaschinenanlage, vorzugsweise einer Dampfturbinenanlage. Unter Regelung werden hierbei insbesondere die Einstellung eines gewünschten Dampfdrucks sowie insbesondere das Blockieren des Fluidstroms verstanden. Überraschenderweise erlaubt die erfindungsgemäße Ventilanordnung und das erfindungsgemäße Fluidstromkontrollelement nicht nur einen zuverlässigen Verschluss der Fluidstromleitung, sondern erlaubt auch eine präzise Verringerung oder Vergrößerung des Fluidstroms. Insbesondere in Kombination mit dem elektromechanischen Antrieb erlaubt dies eine schnelle und präzise Regelung je nach den gegenwärtigen Anforderungen. Zwar kann eine erfindungsgemäße Ventilanordnung oder eine erfindungsgemäße Fluidstromkontrollelement theoretisch auch zur Regelung eines sekundären Fluidstroms wie eines Hydraulikölstroms genutzt werden, jedoch wird es besonders bevorzugt für die Regelung des für die Energieerzeugung in einer Strömungsmaschine genutzten Fluidstroms genutzt. Hierbei erwies es sich als besonders vorteilhaft.According to a further aspect, the present invention relates to the use of a valve arrangement according to the invention or a fluid flow control element according to the invention for regulating the fluid flow of a turbomachine system, preferably a steam turbine system. In this context, regulation means in particular the setting of a desired vapor pressure and in particular the blocking of the fluid flow. Surprisingly, the valve arrangement according to the invention and the fluid flow control element according to the invention not only allow reliable closure of the fluid flow line, but also allow a precise reduction or enlargement of the fluid flow. Especially in combination with the electromechanical drive, this allows fast and precise control depending on the current requirements. Although a valve arrangement according to the invention or a fluid flow control element according to the invention can theoretically also be used for regulating a secondary fluid flow such as a hydraulic oil flow, it is particularly preferably used for regulating the fluid flow used for energy generation in a turbomachine. Here it turned out to be particularly advantageous.

zeigt einen schematischen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Fluidstromkontrollelements als Seitenansicht. Das Fluidstromkontrollelement umfasst eine Ventilanordnung 1, eine Fluidstromleitung 18 und einer Fluidstromeintrittsöffnung 17 innerhalb der Fluidstromleitung 18. Die Fluidstromeintrittsöffnung 17 weist einen Ventilsitz auf, der geeignet ist die Kontaktkante 8 der Ventilanordnung 1 zu kontaktieren. shows a schematic cross section of a fluid flow control element according to the invention as a side view. The fluid flow control element comprises a valve arrangement 1 , a fluid flow line 18 and a fluid flow inlet 17 within the fluid flow line 18 , The fluid flow inlet 17 has a valve seat that is suitable for the contact edge 8th the valve assembly 1 to contact.

Die Fluidstromleitung 18 weist im Bereich der Ventilanordnung 1 einen Kolbenraum 15 auf. In diesem Kolbenraum 15 findet sich eine Einbuchtung 16, wobei die Einbuchtung 16, sich in Richtung des beweglichen Elements 3 erstreckt.The fluid flow line 18 points in the area of the valve arrangement 1 a piston chamber 15 on. In this piston room 15 there is an indentation 16 , the indentation 16 , towards the moving element 3 extends.

Die Ventilanordnung 1 dient der Regelung des Fluidstroms, der durch die Fluidstromleitung 18 fließt. In dem in dargestellten Fall handelt es sich bei dem Fluidstrom um einen Dampfstrom, der von dem Dampferzeuger einer Dampfturbinenanlage als Beispiel der Strömungsmaschinenanlage zur Dampfturbine geleitet wird.The valve assembly 1 serves to control the fluid flow through the fluid flow line 18 flows. In the in In the case illustrated, the fluid flow is a steam flow which is directed from the steam generator of a steam turbine system to the steam turbine as an example of the turbomachine system.

Die Ventilanordnung 1 umfasst ein stationäres Element 2 und ein bewegliches Element 3, wobei das stationäre Element 2 einen Hohlraum 4 aufweist, in dem sich das bewegliche Element entlang einer ersten Achse translatorisch bewegen kann.The valve assembly 1 comprises a stationary element 2 and a movable element 3 , the stationary element 2 a cavity 4 has, in which the movable element can move translationally along a first axis.

Die bewegliche Struktur umfasst ein Kolbenelement 5 und einem Koppelelement 6. Das Kolbenelement 5 gemäß der in dargestellten Ausführungsform ist gekennzeichnet durch eine Zylinderform, wobei der Zylinder eine auf der Seite der Kontaktkante 8 offene Topfform aufweist. Die Seitenwand 7 des Kolbenelements 5 ist begrenzt durch die Außenseite des Kolbenelements 5, die sich parallel zu ersten Achse erstreckt und die Mantelfläche des Zylinders darstellt.. Die Ventilanordnung 1 ist hierbei derart gestaltet, dass ein Durchfluss des Fluidstroms zwischen stationärem Element 2 und Außenseite des Kolbenelements 5 verhindert wird. Da hierdurch der unter hohem Druck stehende Fluidstrom nicht zur Rückseite des Kolbenelements 5 gelangen kann, wird das Ventil entlastet und kann mit geringeren Stellkräften bewegt werden. Um den Durchfluss des Fluidstrom zwischen Außenseite und stationären Element 2 noch sicherer zu verhindern, weist die Außenseite des Kolbenelements 5 eine Labyrinthdichtung sowie einen Kolbenring auf als Dichtungen 11 auf. Diese Dichtungen 11 finden sich naturgemäß im Bereich der Außenseite, der auch bei Geschlossenstellung nicht aus dem Hohlraum 4 des stationären Elements 2 heraus bewegt wird, damit zuverlässig ein Durchfluss des Fluidstroms zwischen Außenseite und stationärem Element 2 verhindert wird.The movable structure comprises a piston element 5 and a coupling element 6 , The piston element 5 according to the in The embodiment shown is characterized by a cylindrical shape, the cylinder being on the side of the contact edge 8th has an open pot shape. The side wall 7 of the piston element 5 is limited by the outside of the piston element 5 , which extends parallel to the first axis and represents the outer surface of the cylinder .. The valve assembly 1 is designed such that a flow of the fluid flow between the stationary element 2 and outside of the piston element 5 is prevented. As a result, the high-pressure fluid flow does not lead to the rear of the piston element 5 the valve is relieved and can be moved with lower actuating forces. To the flow of the fluid flow between the outside and the stationary element 2 The outside of the piston element has an even safer prevention 5 a labyrinth seal and a piston ring as seals 11 on. These seals 11 are naturally found in the area of the outside, which does not come out of the cavity even when closed 4 of the stationary element 2 is moved out, so that a reliable flow of the fluid flow between the outside and the stationary element 2 is prevented.

Ferner kennzeichnet das Kolbenelement 5 die Kontaktkante 8 und die gegenüberliegende Rückwand 9. Die Kontaktkante 8 ist abgerundet, um einen Linienkontakt mit dem Ventilsitz zu erreichen und diesen zuverlässig zu verschließen. Ferner befindet sich die Kontaktkante 8 auf einer Wulst des Kolbenelements 5, wodurch eine zusätzliche Absicherung des Ventils in der Geschlossenstellung erfolgt. Die Rückwand 9 weist 4 Durchgänge auf, welche symmetrisch um die Verbindungstelle von Rückseite des Kolbenelements 5 und Koppelelement 6 angeordnet sind. Dies ermöglicht einen Druckausgleich des Bereiches innerhalb des topfförmigen Kolbenelements 5 und dem Hohlraum 4 zwischen der Rückseite des Kolbenelements 5 und dem stationären Element 2.Also identifies the piston element 5 the contact edge 8th and the opposite back wall 9 , The contact edge 8th is rounded to achieve line contact with the valve seat and to reliably close it. The contact edge is also located 8th on a bulge of the piston element 5 , which provides additional protection for the valve in the closed position. The back wall 9 has 4 passages, which are symmetrical around the connection from the rear of the piston element 5 and coupling element 6 are arranged. This enables pressure equalization of the area within the cup-shaped piston element 5 and the cavity 4 between the back of the piston element 5 and the stationary element 2 ,

Das Koppelelement 5 der Ventilanordnung 1 ist mittig an der Rückwand 9 des Kolbenelements 5 befestigt und stellt ebenfalls eine zylindrische Form dar. Hierbei ist das Koppelelement 6 mit einer Hartstoffbeschichtung versehen und von einer Stopfbuchspackung 12 umgeben. Die Stopfbuchspackung 12 umfasst Ringe und Buchsen bestehend aus Graphit und Edelstahl. Das stationäre Element 2 weist im Bereich der Stopfbuchspackung 12 einen Einspritzkanal auf, der es ermöglicht Graphitpaste einzuspritzen. Dies erlaubt im Notfall eine vorübergehende Abdichtung, bis eine Instandsetzung erfolgen kann.The coupling element 5 the valve assembly 1 is in the middle of the back wall 9 of the piston element 5 attached and also represents a cylindrical shape. Here is the coupling element 6 provided with a hard material coating and a stuffing box packing 12 surround. The stuffing box packing 12 includes rings and bushings made of graphite and stainless steel. The stationary element 2 points in the area of the stuffing box packing 12 an injection channel, which makes it possible to inject graphite paste. In an emergency, this allows temporary sealing until a repair can take place.

Das Koppelelement 5 ist lösbar mit einem elektromechanischen Antrieb 14 verbunden, der das bewegliche Element 3 innerhalb des stationären Elements 2 translatorisch von links nach rechts und zurück bewegen kann. Die Verbindung erfolgt hierbei formschlüssig über eine Einbuchtung 16 an dem Koppelelement 6 und ein entsprechendes Gegenstück am elektromechanischen Antrieb 14.The coupling element 5 is detachable with an electromechanical drive 14 connected to the movable element 3 inside the stationary element 2 can translate from left to right and back. The connection here is form-fitting via an indentation 16 on the coupling element 6 and a corresponding counterpart on the electromechanical drive 14 ,

Das Fluidstromkontrollelement kann bei neuen Strömungsmaschinenanlagen eingesetzt werden, jedoch auch beispielsweise im Rahmen eines Upgrades in bestehende Anlage integriert werden. Die einfache Wartung, die beispielsweise einen einfachen Austausch des elektromechanischen Antriebs 14 im laufenden Betrieb erlaubt, macht auch Instandsetzungsarbeiten an neuen und bestehenden Anlage besonders einfach und erhöht auch die Gesamtsicherheit der Anlagen. So muss im Falle eines Schadens nicht bis zum Herunterfahren der Strömungsmaschinenanlage oder gar zum nächsten Wartungszyklus gewartet werden, sondern der flexible Austausch in kürzester Zeit ermöglicht die Behebung derartiger Schäden ohne weitere Verzögerung. Auch beispielsweise niederdruckhydraulische Antriebe können zumindest vereinfacht repariert werden, da kein zentraler Hochdruckhydraulikkreislauf mehr erforderlich ist für den Betrieb. Vielmehr kann eine separate Niederdruckhydraulik verwendet werden, die nicht mehr die Stilllegung anderer Bestandteile erforderlich macht, sondern auch separat ausgeschaltet und repariert werden kann.The fluid flow control element can be used in new turbomachine systems, but can also be integrated into an existing system, for example, as part of an upgrade. The simple maintenance, for example a simple exchange of the electromechanical drive 14 Permitted during operation, also makes repair work on new and existing systems particularly easy and also increases the overall safety of the systems. In the event of damage, there is no need to wait until the turbomachine system shuts down or even the next maintenance cycle, but the flexible replacement in the shortest possible time enables the repair of such damage without further delay. Low-pressure hydraulic drives, for example, can also be repaired at least in a simplified manner, since a central high-pressure hydraulic circuit is no longer required for operation. Rather, a separate low-pressure hydraulic system can be used, which no longer requires other components to be shut down, but can also be switched off and repaired separately.

Im Rahmen eines entsprechenden Upgrades wird hierbei einfach zumindest ein Teil des Fluidstromkontrollelements, insbesondere die bestehende Ventilanordnung und der bestehende Antrieb ausgetauscht, wobei eine bestehende Zuleitung einer Hochdruckhydraulik stillgelegt werden kann. Nachfolgend kann über bestehende oder neue Kontrollelektronik eine direkte Regelung erfolgen und im Falle eines Schadens direkt eine Reparatur unabhängig von einem gegebenenfalls noch vorhandenen Hochdruckhydrauliksystems im Rest der Strömungsmaschinenanlage vorgenommen werden. Insbesondere vorteilhaft erwies sich der Austausch des bestehenden Antriebs gegen einen elektromechanischen Antrieb 14, da hierbei beispielsweise komplett auf einen ölbasierten Hydraulikkreislauf verzichtet werden kann, der zusätzliche Anforderungen, Sicherheitsrisiken und einen größeren Platzbedarf mit sich bringt.As part of a corresponding upgrade, at least part of the fluid flow control element, in particular the existing valve arrangement and the existing drive, is simply replaced, an existing supply line for a high-pressure hydraulic system being able to be shut down. Subsequently, direct control can take place via existing or new control electronics and, in the event of damage, a repair can be carried out in the rest of the turbomachine system independently of any high-pressure hydraulic system that may still be present. The replacement of the existing drive with an electromechanical drive has proven to be particularly advantageous 14 , because here, for example, an oil-based hydraulic circuit can be completely dispensed with, which entails additional requirements, safety risks and a larger space requirement.

zeigt einen schematischen Querschnitt des in dargestellten erfindungsgemäßen Fluidstromkontrollelements als 3D-Ansicht. shows a schematic cross section of the in shown fluid flow control element according to the invention as a 3D view.

zeigt schematischen Querschnitt eines ähnlichen Fluidstromkontrollelements mit gebräuchlichem Ventilanordnung 1' als Seitenansicht. Auch hierbei weist das Fluidstromkontrollelement eine Einbuchtung 16' im Kolbenraum 15' auf, um vergleichbare Bedingungen zum erfindungsgemäßen Fluidstromkontrollelement bereitzustellen. Abweichend wird jedoch die gebräuchliche Ventilanordnung 1' eingesetzt, dass mittels eines Antriebs 14' basierend auf einer Hochdruckhydraulik das bewegliche Element 3' innerhalb des stationären Elements 2' translatorisch entlang der ersten Achse bewegt und auf den Ventilsitz presst. Insbesondere zur Öffnung der Fluidstromeintrittsöffnung 17' ist hierbei eine große Kraft erforderlich, welche die Hochdruckhydraulik erforderlich macht. shows a schematic cross section of a similar fluid flow control element with a common valve arrangement 1' as a side view. Here, too, the fluid flow control element has an indentation 16 ' in the piston chamber 15 ' to provide comparable conditions to the fluid flow control element according to the invention. However, the usual valve arrangement differs 1' used that by means of a drive 14 ' the movable element based on high-pressure hydraulics 3 ' inside the stationary element 2 ' moved translationally along the first axis and pressed onto the valve seat. In particular for opening the fluid flow inlet opening 17 ' a large force is required, which makes the high-pressure hydraulics necessary.

Analog dem in dargestellten Fall ist das Fluidstromkontrollelement Bestandteil der Fluidstromleitung 18', welche wiederum ein Bestandteil einer Dampfturbinenanlage als Beispiel einer Strömungsmaschinenanlage ist. Hierbei befindet sich das Fluidstromkontrollelement im Bereich der Fluidstromleitung 18' zwischen dem Dampferzeuger und der Dampfturbine.Analogous to that in case illustrated, the fluid flow control element is part of the fluid flow line 18 ' , which in turn is part of a steam turbine system as an example of a turbomachine system. Here, the fluid flow control element is located in the area of the fluid flow line 18 ' between the steam generator and the steam turbine.

Die vorliegende Erfindung wurde zur Erläuterungszwecken anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Die Erfindung soll jedoch nicht auf die konkrete Ausgestaltung dieser Ausführungsbeispiele beschränkt sein. Vielmehr soll der Schutzbereich der Erfindung lediglich durch die beigefügten Ansprüche beschränkt sein.The present invention has been described in more detail for the purposes of illustration using exemplary embodiments. However, the invention is not intended to be limited to the specific embodiment of these exemplary embodiments. Rather, the scope of the invention is to be limited only by the appended claims.

Claims (15)

Ventilanordnung (1, 1') zur Regelung eines Fluidstroms umfassend ein stationäres Element (2, 2') und ein bewegliches Element (3, 3'), wobei das stationäre Element (2, 2') einen Hohlraum (4) aufweist, in dem sich das bewegliche Element (3, 3') bewegt, wobei das bewegliche Element (3, 3') geeignet ist entlang einer ersten Achse translatorisch innerhalb des Hohlraums (4) des stationären Elements bewegt zu werden, wobei das bewegliche Element (3, 3') ein Kolbenelement (5) und eine stabförmiges Koppelelement (6) umfasst, wobei das Kolbenelement (5) eine Außenseite parallel zur ersten Achse aufweist, wobei die Ventilanordnung (1, 1') derart gestaltet ist, dass ein Durchfluss des Fluidstroms zwischen stationärem Element und Außenseite des Kolbenelements (5) verhindert wird, wobei das Kolbenelement (5) eine Kontaktkante (8) aufweist, die geeignet ist einen Ventilsitz zu kontaktieren, wobei das Kolbenelement (5) gegenüber der Kontaktkante (8) eine Rückseite aufweist, wobei das Koppelelement (6) an der Rückseite des Kolbenelements (5) befestigt ist.Valve arrangement (1, 1 ') for regulating a fluid flow, comprising a stationary element (2, 2') and a movable element (3, 3 '), the stationary element (2, 2') having a cavity (4) in which the movable element (3, 3 ') moves, the movable element (3, 3') being suitable for translational movement along a first axis within the cavity (4) of the stationary element, the movable element (3, 3 ') 3 ') comprises a piston element (5) and a rod-shaped coupling element (6), wherein the piston element (5) has an outside parallel to the first axis, the valve arrangement (1, 1 ') being designed in such a way that a flow of the fluid flow between the stationary element and the outside of the piston element (5) is prevented, the piston element (5 ) has a contact edge (8) which is suitable for contacting a valve seat, the piston element (5) having a rear side opposite the contact edge (8), the coupling element (6) being fastened to the rear side of the piston element (5). Ventilanordnung (1, 1') gemäß Anspruch 1, wobei die Rückseite mindestens einen Durchgang (10) aufweist, wobei der mindestens eine Durchgang (10) den Bereich hinter der Rückseite und den gegenüberliegenden Bereich innerhalb der Kontaktkante (8) verbindet.Valve arrangement (1, 1 ') according to Claim 1 , The back has at least one passage (10), the at least one passage (10) connecting the area behind the back and the opposite area within the contact edge (8). Ventilanordnung (1, 1') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das Kolbenelement (5) eine auf der Seite der Kontaktkante (8) offene Topfform aufweist, wobei das Kolbenelement (5) gegenüber der Kontaktkante (8) eine Rückwand (9) aufweist, wobei die Rückwand (9) mindestens einen Durchgang (10) aufweist.Valve arrangement (1, 1 ') according to one of the Claims 1 to 2 , wherein the piston element (5) has a pot shape open on the side of the contact edge (8), the piston element (5) having a rear wall (9) opposite the contact edge (8), the rear wall (9) having at least one passage (10 ) having. Ventilanordnung (1, 1') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Außenseite der Seitenwand (7)des Kolbenelements (5) mindestens eine Dichtung (11) aufweist, wobei die Dichtung (11) vorzugsweise ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Labyrinthdichtungen, Kolbenringen und Bürstendichtungen.Valve arrangement (1, 1 ') according to one of the Claims 1 to 3 The outside of the side wall (7) of the piston element (5) has at least one seal (11), the seal (11) preferably being selected from the group consisting of labyrinth seals, piston rings and brush seals. Ventilanordnung (1, 1') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kontaktkante (8) abgerundet ist und geeignet ist einen Linienkontakt mit dem Ventilsitz bereitzustellen.Valve arrangement (1, 1 ') according to one of the Claims 1 to 4 , wherein the contact edge (8) is rounded and is suitable for providing line contact with the valve seat. Fluidstromkontrollelement umfassend eine Ventilanordnung (1, 1') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, eine Fluidstromleitung und einer Fluidstromeintrittsöffnung (17, 17') umfassend einen Ventilsitz innerhalb der Fluidstromleitung, wobei der Ventilsitz geeignet ist die Kontaktkante (8) der Ventilanordnung (1, 1') zu kontaktieren.Fluid flow control element comprising a valve arrangement (1, 1 ') according to one of the Claims 1 to 5 , A fluid flow line and a fluid flow inlet opening (17, 17 ') comprising a valve seat within the fluid flow line, the valve seat being suitable to contact the contact edge (8) of the valve arrangement (1, 1'). Fluidstromkontrollelement gemäß Anspruch 6, wobei die Fluidstromleitung im Bereich der Ventilanordnung (1, 1') einen Kolbenraum (15, 15') aufweist, wobei der Kolbenraum (15, 15') eine Einbuchtung (16) aufweist, wobei sich die Einbuchtung (16) in Richtung des beweglichen Elements erstreckt.Fluid flow control element according to Claim 6 , The fluid flow line in the region of the valve arrangement (1, 1 ') has a piston chamber (15, 15'), the piston chamber (15, 15 ') having an indentation (16), the indentation (16) extending in the direction of the Movable element extends. Fluidstromkontrollelement gemäß einem der Ansprüche 6 bis 7, wobei das Fluidstromkontrollelement einen elektromechanischen Antrieb (14, 14') umfasst, der mit dem Koppelelement (6) des beweglichen Elements lösbar oder unlösbar verbunden ist und wobei der elektromechanische Antrieb (14, 14') geeignet ist das bewegliche Element (3, 3') entlang der ersten Achse zu bewegen.Fluid flow control element according to one of the Claims 6 to 7 , wherein the fluid flow control element comprises an electromechanical drive (14, 14 ') which is detachably or non-releasably connected to the coupling element (6) of the movable element and wherein the electromechanical drive (14, 14') is suitable for the movable element (3, 3 ') to move along the first axis. Strömungsmaschinenanlage umfassend mindestens eine Ventilanordnung (1, 1') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder ein Fluidstromkontrollelement gemäß einem der Ansprüche 6 bis 7.Turbomachine system comprising at least one valve arrangement (1, 1 ') according to one of the Claims 1 to 5 and / or a fluid flow control element according to one of the Claims 6 to 7 , Strömungsmaschineanlage gemäß Anspruch 9, wobei die Strömungsmaschinenanlage eine Dampfturbinenanlage ist.Turbomachine system according to Claim 9 , wherein the turbomachine system is a steam turbine system. Strömungsmaschinenanlage gemäß einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei die Ventilanordnung (1, 1') und/oder das Fluidstromkontrollelement in der Dampfleitung zwischen Dampferzeuger und Turbine angeordnet ist.Fluid machine system according to one of the Claims 9 to 10 , wherein the valve arrangement (1, 1 ') and / or the fluid flow control element is arranged in the steam line between the steam generator and the turbine. Verfahren zur Bereitstellung oder Instandsetzung einer Strömungsmaschinenanlage, vorzugsweise einer Dampfturbinenanlage, wobei das Verfahren den Einbau oder die Instandsetzung einer Ventilanordnung (1, 1') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 oder eines Fluidstromkontrollelements gemäß einem der Ansprüche 6 bis 7 umfasst.Method for providing or repairing a turbomachine system, preferably a steam turbine system, the method for installing or repairing a valve arrangement (1, 1 ') according to one of the Claims 1 to 5 or a fluid flow control element according to one of the Claims 6 to 7 includes. Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei das Verfahren den zumindest teilweisen Austausch eines vorhandenen Fluidstromkontrollelements umfassend einen Hochdruckhydraulikantrieb (14, 14') zur Bereitstellung eines Fluidstromkontrollelements gemäß einem der Ansprüche 6 bis 7 umfassend einen Niederdruckhydraulikantrieb (14, 14') oder einen elektromechanischen Antrieb (14, 14') umfasst.Procedure according to Claim 12 The method comprises the at least partial replacement of an existing fluid flow control element comprising a high pressure hydraulic drive (14, 14 ') for providing a fluid flow control element according to one of the Claims 6 to 7 comprising a low pressure hydraulic drive (14, 14 ') or an electromechanical drive (14, 14'). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei das Verfahren den zumindest teilweisen Austausch eines vorhandenen Fluidstromkontrollelements umfassend einen nicht elektromechanischen Antrieb gegen ein Fluidstromkontrollelement gemäß einem der Ansprüche 6 bis 7 umfassend einen elektromechanischen Antrieb (14, 14') umfasst.Method according to one of the Claims 12 to 13 , The method comprising the at least partial replacement of an existing fluid flow control element comprising a non-electromechanical drive for a fluid flow control element according to one of the Claims 6 to 7 comprising an electromechanical drive (14, 14 '). Verwendung einer Ventilanordnung (1, 1') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 oder eines Fluidstromkontrollelements gemäß einem der Ansprüche 6 bis 7 zur Regelung des Fluidstroms einer Strömungsmaschinenanlage, vorzugsweise einer Dampfturbinenanlage.Use of a valve arrangement (1, 1 ') according to one of the Claims 1 to 5 or a fluid flow control element according to one of the Claims 6 to 7 for regulating the fluid flow of a turbomachine system, preferably a steam turbine system.
DE102018211102.2A 2018-07-05 2018-07-05 Valve assembly and fluid flow control element Withdrawn DE102018211102A1 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018211102.2A DE102018211102A1 (en) 2018-07-05 2018-07-05 Valve assembly and fluid flow control element
US17/257,123 US11920683B2 (en) 2018-07-05 2019-06-28 Valve arrangement and fluid flow control element
PCT/EP2019/067340 WO2020007728A1 (en) 2018-07-05 2019-06-28 Valve arrangement and fluid flow control element
EP19739921.5A EP3797215A1 (en) 2018-07-05 2019-06-28 Valve arrangement and fluid flow control element
CN201980044945.4A CN112543841A (en) 2018-07-05 2019-06-28 Valve device and fluid flow control element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018211102.2A DE102018211102A1 (en) 2018-07-05 2018-07-05 Valve assembly and fluid flow control element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018211102A1 true DE102018211102A1 (en) 2020-01-09

Family

ID=67297124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018211102.2A Withdrawn DE102018211102A1 (en) 2018-07-05 2018-07-05 Valve assembly and fluid flow control element

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11920683B2 (en)
EP (1) EP3797215A1 (en)
CN (1) CN112543841A (en)
DE (1) DE102018211102A1 (en)
WO (1) WO2020007728A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3929475A1 (en) * 2020-06-25 2021-12-29 Danfoss A/S Pressure responsive valve

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016205454A1 (en) * 2016-04-01 2017-10-05 Siemens Aktiengesellschaft Method for determining and / or predicting the operational condition of at least one inflow valve and method for operating a system with a steam turbine

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1122928A (en) * 1912-06-18 1914-12-29 Baldwin Locomotive Works Valve for locomotives.
US1807446A (en) 1927-04-19 1931-05-26 Westinghouse Electric & Mfg Co Valve
US2091669A (en) * 1935-09-07 1937-08-31 Westinghouse Electric & Mfg Co Elastic fluid turbine
US2633857A (en) * 1949-07-06 1953-04-07 Worthington Corp Governor steam control and emergency valve for steam turbines
DE1911522A1 (en) * 1969-03-07 1970-09-24 Georg Weisheit Control valve with reduced actuating forces and the possibility of compensation in the event of erosion
DE3137654A1 (en) * 1981-09-22 1983-04-07 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim CONTROL VALVE, ESPECIALLY FOR CONTROLLING AND CONTROLLING STEAM TURBINES
US4766932A (en) * 1987-05-14 1988-08-30 Westinghouse Electric Corp. Steam control valve
SE469088B (en) * 1991-09-23 1993-05-10 Vattenfall Utveckling Ab VALVE CONTROL AND / OR SHUT THE FLOW OF A FLUID IN A PIPE
US5277403A (en) * 1993-05-12 1994-01-11 Dresser-Rand Company Balanced, steam control valve assembly, and a plug-type valving element therefor
US6030174A (en) * 1996-01-26 2000-02-29 Dresser-Rand Company Variable characteristic double-sealed control valve
AU2003903803A0 (en) 2003-07-23 2003-08-07 Goyen Controls Co Pty Ltd Poppet type flow control valve
JP2010112539A (en) * 2008-11-10 2010-05-20 Cci Kk Pressure balance type control valve
JP5674521B2 (en) 2011-03-25 2015-02-25 株式会社東芝 Steam valve device and steam turbine plant
US9022070B2 (en) 2012-07-16 2015-05-05 Fisher Controls International Llc Bolted valve control element
US9279345B2 (en) * 2014-01-17 2016-03-08 General Electric Company Steam turbomachine valve having a valve member and seal assembly
US11092260B2 (en) * 2015-10-16 2021-08-17 Emerson Process Management (Tianjin) Valves Co., Ltd Multiple stage anti-surge valves
CN107387786B (en) * 2017-03-02 2023-04-28 成都凯远流体控制工程有限公司 Multifunctional pressure/flow control valve with good sealing performance and operation method thereof

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016205454A1 (en) * 2016-04-01 2017-10-05 Siemens Aktiengesellschaft Method for determining and / or predicting the operational condition of at least one inflow valve and method for operating a system with a steam turbine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020007728A1 (en) 2020-01-09
US11920683B2 (en) 2024-03-05
CN112543841A (en) 2021-03-23
US20210156482A1 (en) 2021-05-27
EP3797215A1 (en) 2021-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0690253B1 (en) Obturator sealing device
DE112006002259B4 (en) Valve arrangement and related arrangements
DE102010053411B4 (en) vacuum valve
DE4001731C2 (en) Gland packing arrangement
EP0507127B1 (en) Pipe switch
DE102010016845A1 (en) Process valve with flexible sealing edge
DE102018211102A1 (en) Valve assembly and fluid flow control element
DE2641042A1 (en) DEVICE FOR TAKING GAS SAMPLES FROM OVEN, ESPECIALLY FROM BURDEN OVEN
DE4143307C2 (en) Ball valve III
DE2523297A1 (en) COMBINED QUICK-CLOSE AND CONTROL VALVE
DE102010014629A1 (en) Arrangement with an electropneumatic positioner and with a pneumatic drive and shut-off device for such an arrangement
DE1802275B1 (en) Pressure holding and drainage valve of a gas turbine engine
CH675286A5 (en)
DE102015121983A1 (en) EDCV sound
DE2843209A1 (en) SANDBRAYER
DE19906733C2 (en) Sealing system for piston-cylinder units and method for repairing such a sealing system
DE1245660B (en) Sealing arrangement, especially high pressure seal, for pipe connections
WO2015022249A1 (en) Actuating device and method for actuating a valve
DE102019220439A1 (en) Valve assembly and fluid flow control element
DE3028408A1 (en) MIXING VALVE FOR CONTROLLING A WATER FLOW
DE3013235A1 (en) Poppet valve for regulating the flow of a pressurized fluid
DE102015214829B4 (en) valve core
DE102004012599A1 (en) Pressure relief of a flange connection in overflow lines between live steam valve and HP steam turbine inlet
DE814822C (en) Rooster
DE3303877A1 (en) Single-prop valve

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee